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Introduction
Avez-vous jamais demandé comment tous les aliments que vous mangez est digéré? Ce n’est pas seulement l’acide dans votre estomac qui décompose votre nourriture—de nombreuses petites molécules dans votre corps, appelées enzymes, aident aussi à cela. Les Enzymes sont des types spéciaux de protéines qui accélèrent les réactions chimiques, telles que la digestion des aliments dans votre estomac., En fait, il existe des milliers d’enzymes différentes dans votre corps qui fonctionnent 24 heures sur 24 pour vous garder en bonne santé et actif. Dans cette activité scientifique, vous étudierez l’une de ces enzymes, appelée catalase, pour découvrir comment elle aide à protéger votre corps contre les dommages.

contexte
Les Enzymes sont essentielles à notre survie. Ces protéines, fabriquées par nos cellules, aident à transformer les produits chimiques de notre corps, fonctionnant comme un catalyseur., Un catalyseur fait démarrer les réactions et les rend plus rapides, en augmentant la vitesse d’une réaction qui, autrement, pourrait ne pas se produire du tout, ou prendrait trop de temps pour maintenir la vie. Cependant, un catalyseur ne participe pas à la réaction elle-même—alors, comment cela fonctionne? Chaque réaction chimique a besoin d’un minimum d’énergie pour y arriver. Cette énergie est appelée énergie d’activation. Plus l’énergie d’activation d’une réaction est faible, plus elle se déroule rapidement. Si l’énergie d’activation est trop élevée, la réaction ne se produit pas.,

Les Enzymes ont la capacité de réduire l’énergie d’activation d’une réaction chimique en interagissant avec ses réactifs (les produits chimiques faisant la réaction). Chaque enzyme a un site actif, qui est l’endroit où la réaction a lieu. Ces sites sont comme des poches spéciales capables de lier une molécule chimique. Les composés ou molécules avec lesquels l’enzyme réagit sont appelés leurs substrats. La poche enzymatique a une forme spéciale de sorte qu’un seul substrat spécifique est capable de s’y lier, tout comme une seule clé s’insère dans une serrure spécifique., Une fois que la molécule est liée à l’enzyme, la réaction chimique a lieu. Ensuite, les produits de réaction sont libérés de la poche et l’enzyme est prête à tout recommencer avec une autre molécule de substrat.

la Catalase est une enzyme très commune qui est présente dans presque tous les organismes qui sont exposés à l’oxygène. Le but de la catalase dans les cellules vivantes est de les protéger contre les dommages oxydatifs, qui peuvent se produire lorsque des cellules ou d’autres molécules du corps entrent en contact avec des composés oxydants. Ces dommages sont le résultat naturel des réactions qui se produisent à l’intérieur de vos cellules., Les réactions peuvent inclure des sous-produits tels que le peroxyde d’hydrogène, qui peut être nocif pour le corps, tout comme un sous-produit d’un bon feu de joie peut être une fumée indésirable qui vous fait tousser ou vous Pique les yeux. Pour prévenir de tels dommages, l’enzyme catalase aide à se débarrasser de ces composés en décomposant le peroxyde d’hydrogène (H2O2) en eau et en oxygène inoffensifs. Voulez-vous voir l’enzyme catalyse en action? Dans cette activité, vous désarmerez le peroxyde d’hydrogène à l’aide de la catalase de la levure.,ou des lunettes de protection

eut être mouillé (et ne sera pas endommagé par du peroxyde d’hydrogène renversé ou de L’eau de couleur alimentaire)

Préparation

• prendre une tasse et dissoudre la levure sèche dans environ une demi-tasse D’eau chaude du robinet., L’eau ne doit pas être trop chaude mais proche de la température corporelle (37 Celsius). Laissez la levure dissoute reposer pendant au moins cinq minutes.
• utilisez le marqueur permanent pour étiqueter les quatre tasses restantes de un à quatre.
• dans toutes les tasses étiquetées, ajoutez une cuillère à café de savon à vaisselle.
• pour la coupe un aucun autre ajout n’est fait à ce stade.
• Avant d’utiliser le peroxyde d’hydrogène, mettez vos lunettes de sécurité pour protéger vos yeux. Si vous renversez du peroxyde d’hydrogène, nettoyez-le avec une serviette en papier humide. Si vous l’obtenez sur votre peau, assurez-vous de rincer la zone touchée avec beaucoup d’eau.,
• pour la tasse deux, ajouter une cuillère à soupe de solution de peroxyde d’hydrogène à 3%. Utilisez une cuillère fraîche pour le peroxyde d’hydrogène.
• Pour la tasse trois, ajouter deux cuillères à soupe de peroxyde d’hydrogène.
• Pour la tasse quatre, ajouter trois cuillères à soupe de peroxyde d’hydrogène.
• en option, vous pouvez ajouter une goutte de colorant alimentaire pour chaque étiquetés tasses. (Vous pouvez choisir une couleur différente pour chacun, pour une identification facile)

Procédure

• Prendre de la coupe du numéro un et placez-le devant vous, sur la zone de travail., Avec une cuillère à soupe fraîche, ajoutez une cuillère à soupe de la solution de levure dissoute dans la tasse et tourbillonnez-la légèrement. Que se passe-t-il après avoir ajouté la levure? Voyez-vous une réaction se produise?
• placez la tasse numéro deux devant vous et ajoutez à nouveau une cuillère à soupe de solution de levure dans la tasse. Une fois que vous ajoutez l’enzyme, la catalase réagit – elle avec le peroxyde d’hydrogène? Pouvez-vous voir les produits de réaction formés?
• ajouter une cuillère à soupe de solution de levure dans la tasse numéro trois. Voyez-vous la même réaction se produire? Le résultat est-il différent ou le même par rapport à la coupe numéro deux?,
• enfin, ajoutez une cuillère à soupe de solution de levure dans la tasse numéro quatre. Voyez – vous plus ou moins de produits de réaction par rapport à vos résultats précédents? Pouvez-vous expliquer la différence?
• placez les quatre tasses l’une à côté de l’autre devant vous et observez vos résultats. La réaction enzymatique a-t-elle eu lieu dans toutes les tasses ou y avait-il une exception? En quoi les résultats dans chaque tasse sont-ils différents? Pourquoi pensez-vous que c’est le cas?
• maintenant, prenez la tasse numéro un et ajoutez une cuillère à soupe supplémentaire de peroxyde d’hydrogène à 3% dans la tasse. Tourbillonner légèrement la tasse pour mélanger la solution., Ce qui se passe maintenant? En regardant tous vos résultats, quel est selon vous le facteur limitant de la réaction de catalase dans vos tasses?
• Extra: répétez cette activité, mais cette fois, n’ajoutez pas de savon à vaisselle à toutes les réactions. Qu’est-ce qui est différent une fois que vous retirez le savon à vaisselle? Voyez – vous toujours la formation de mousse?
• Extra: Jusqu’à présent, vous avez observé l’effet de la concentration de substrat (H2O2) sur la réaction de catalase. Que se passe – t-il si vous maintenez la concentration du substrat constante mais Modifiez la concentration de l’enzyme?, Essayez d’ajouter différentes quantités de solution de levure à trois cuillères à soupe de peroxyde d’hydrogène, en commençant par une cuillère à café. Observez-vous des différences ou la concentration de catalase n’a-t-elle pas d’importance dans votre réaction?
• Extra: que se passe-t-il si les conditions environnementales de l’enzyme sont modifiées? Répétez la réaction de catalase mais cette fois variez les conditions telles que le pH en ajoutant du vinaigre (un acide) ou du bicarbonate de soude (une base), ou modifiez la température de réaction en chauffant la solution au micro-ondes. Pouvez-vous identifier quelles conditions sont optimales pour la réaction de catalase?, Existe-t-il des conditions qui éliminent l’activité de la catalase?
• Extra: pouvez-vous trouver d’autres sources d’enzyme catalase que vous pourriez utiliser dans cette activité? Recherchez quels autres organismes, plantes ou cellules contiennent de la catalase et essayez de les utiliser pour votre réaction. Fonctionnent-ils aussi bien que la levure?

Observations et résultats
Vous avez probablement vu beaucoup de bulles et de mousse dans cette activité. Qu’est-ce qui a fait apparaître la mousse? Lorsque l’enzyme catalase entre en contact avec son substrat, le peroxyde d’hydrogène, elle commence à le décomposer en eau et en oxygène., L’oxygène est un gaz et veut donc s’échapper du liquide. Cependant, le savon à vaisselle que vous avez ajouté à toutes vos solutions est capable de piéger les bulles de gaz, ce qui entraîne la formation d’une mousse stable. Tant qu’il y a de l’enzyme et du peroxyde d’hydrogène présents dans la solution, la réaction se poursuit et de la mousse est produite. Une fois que l’un des deux composés est épuisé, la formation de produit s’arrête. Si vous n’ajoutez pas de savon à vaisselle à la réaction, vous verrez des bulles générées mais aucune formation de mousse stable.,

S’il n’y a pas de peroxyde d’hydrogène, la catalase ne peut pas fonctionner, c’est pourquoi dans une tasse, vous n’auriez pas dû voir de production de bulles ou de mousse. Seulement quand le peroxyde d’hydrogène est disponible, la réaction de catalase peut avoir lieu comme vous avez probablement observé dans les autres tasses. En fait, la réaction de catalase dépend de la concentration du substrat. Si vous avez un excès d’enzyme mais pas assez de substrat, la réaction est limitée par la disponibilité du substrat., Une fois que vous ajoutez plus de peroxyde d’hydrogène à la solution, la vitesse de réaction augmentera à mesure que plus de molécules de substrat peuvent entrer en collision avec l’enzyme, formant plus de produit. Le résultat est une quantité croissante de mousse produite dans votre tasse que vous augmentez la quantité de H2O2 dans votre réaction. Vous auriez dû voir plus de mousse produite une fois que vous avez ajouté une autre cuillère à soupe de peroxyde d’hydrogène à la tasse un, ce qui aurait dû entraîner une quantité similaire de mousse que dans la tasse deux. Cependant, à un moment donné, vous atteindrez une concentration de substrat à laquelle l’enzyme devient saturée et devient le facteur limitant., Dans ce cas, vous devez ajouter plus d’enzyme pour accélérer la réaction de nouveau.

de nombreux autres facteurs affectent également l’activité des enzymes. La plupart des enzymes ne fonctionnent que dans des conditions environnementales optimales. Si le pH ou la température s’écarte trop de ces conditions, la réaction enzymatique ralentit considérablement ou ne fonctionne pas du tout. Vous avez peut-être remarqué que lorsque vous effectuez les étapes supplémentaires de la procédure.

Nettoyage
versez toutes les solutions dans l’évier et nettoyez toutes les cuillères avec de l’eau tiède et du savon à vaisselle., Essuyez votre zone de travail avec une serviette en papier humide et lavez-vous les mains avec de l’eau et du savon.

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